Phần II hóa học và công nghệ dầu béo

HÓA HỌC CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ THIÊN NHIÊN Phần II: HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ DẦU BÉO... Những tính chất cơ lý quan trọng của các hạt lấy dầu : hình dạng và kích thước, khối lượng, tỷ trọng các

HÓA HỌC CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ THIÊN NHIÊN Phần II: HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ DẦU BÉO

10/11/2012 606005 - Phan II 2

Phần II: HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ DẦU BÉO

I Cây có dầu ở Việt nam

II Thành phần hóa học dầu béo

III Đặc điểm của một số loại dầu béo thông dụng ở Việt

nam

IV Ứng dụng trong đời sống

V Công nghệ chế biến dầu thực vật

V.1.Công nghệ tinh luyện dầu thực vật

V.2 Công nghệ không bả thải trong chế biến dầu thực vậtV.3 Phân tích, kiểm tra chất lượng sản phẩm

I CÂY CÓ DẦU Ở ViỆT NAM :

• Hiện nay, toàn thế giới sản xuất mỗi năm chừng 100 triệu tấn, sản lượng đứng đầu là hạt đậu tương, sau đó là lạc, hạt bông, hạt cải, hướng dương, dừa và cọ

• Xu hướng chung trên thế giới ngày nay là: diện tích trồng câydầu cho thực phẩm đang không ngừng được mở rộng nhanhchóng, còn diện tích cây dầu công nghiệp ngày càng bị thu hẹplại

• So với trước năm 1920, tổng sản lượng hạt lấy dầu thực phẩmcủa thế giới sau 1970 tăng lên trên 3 lần, còn hạt dầu thực

phẩm của thế giới sau 1970 tăng lên trên 3 lần, còn hạt dầu

cho công nghiệp giảm xuống 25% Năm 2000, tỉ lệ đó càng

tăng nhanh: 5:1

Tên thường gọi Tên thực vật học

Lạc (đậu phụng)

Glycine hispidaGossipium hirsutumRicinus communis Alcurites fordii, A.cordataCamellia drupifera Lour Elacis guineensis

Elacis melannococcaAleurites moluccana villd

Tên thường gọi Tên thực vật học

Hướng dương

Ngô ( dầu trong phôi )

Lúa (dầu cám)

Cải (dầu hạt cải)

Mùi (ngô)

Hạt cà chua

Thuốc lá ( hạt )

Lycopersicum Mill Nicotiana L.

Thea L.

Cedrus Citrus decumana Murr Hura crepitans

Prunus triflora Roxh Terminalia Catappa Lin Momordica cochinchinensia Spreng Bassia Pasquieri H.Lee

• Đặc điểm chung nhất của các loại CÂY lấy dầu là chúng chứa một tỉ lệ dầu khá lớn, có giá trị, và có thể lấy ra để sử dụng

• Tuy nhiên, giữa chúng, cũng có nhiều mặt rất khác nhau Vì

vậy, cần phải có sự phân loại chúng trong nhiều công việc thực

tế ( như khi lập kế hoạch, lập dự án bảo quản, chế biến, v.v…)

1 Đặc điểm :

2 Phân loại :

• Cách phân loại tổng quát: phổ biến nhất là chia các cây cho

dầu ra 2 loại: thực phẩm và công nghiệp

• Cách phân thứ hai: dựa vào trạng thái vật lí của hạt chia ra loại hạt dầu lỏng ( dầu lạc, đỗ tương, v.v… ) hạt dầu đặc ( dừa, cọ, v.v… )

• Cách phân thứ ba : dựa vào sự biến đổi hoá học chất dầu khi tiếp xúc với không khí ( sự tạo thành màng sơn )

• Cách phân thứ tư : dựa vào độ bền cơ học của vỏ hạt, chia ra loại vỏ hạt cứng ( trẩu, lai ) và hạt vỏ mềm ( lạc, hướng dương v.v… )

• Cách phân thứ năm: dựa vào tình trạng vỏ hạt hay nhân khi

đưa vào bảo quản hay chế biến – chia các hạt có vỏ( lạc củ,

sở, trẩu, hướng dương, … ) và không vỏ (đỗ tương, vừng, cùi dừa khô, v.v… )

3 Thành phần cấu tạo hoá học của các hạt dầu.

Có thể chia những chất thường có trong các hạt lấy dầu

10/11/2012 606005 - Phan II 9

4 Những tính chất cơ lý quan trọng của các hạt lấy dầu :

hình dạng và kích thước, khối lượng, tỷ trọng các tính chất khí động học, lưỡng cực tính, độ rỗng của khối hạt, tính tự kháng, mật độ và độ thoáng của khối hạt

10/11/2012 606005 - Phan II 10

(hay đường kính) Dày

4.1 Hình dạng và kích thước hạt (mm) :

10/11/2012 606005 - Phan II 11

4.2 Khối lượng của hạt :

• Trong thực tế sản xuất, trọng lượng của 1.000 hạt được qui ước dùng để biểu hiện khối lượng của hạt Khối lượng hạt khôtuyệt đối (không có ẩm) gọi là khối lượng tuyệt đối của nó

Từ hạt ẩm, tính ra khối lượng tuyệt đối của hạt theo công thức:A: Khối lượng tuyệt đối của hạt (gam)

a: Khối lượng 1000 hạt ở độ ẩm thực tế (gam)

Ví dụ: Ở một số loại như sau:

Loại cây dầu Khối lượng 1000 hạt (gam)

4.3 Trọng lượng riêng của hạt :

• Bằng tỷ số trọng lượng hạt đối với trọng lượng của nước

ở 40C, có cùng một thể tích chiếm chỗ thực Trọnglượng riêng của hạt do thành phần cấu tạo của nó quyếtđịnh

• Một số hạt dầu, nhất là các loại có hàm lượng dầu cao,cấu tạo xốp, có trọng lượng riêng nhỏ hơn 1,0 (nhẹ hơnnước) Ví dụ như một số loại hạt:

Loại hạt trọng lượng riêng (g/cm 3 )

II.THÀNH PHẦN HOÁ CỦA DẦU BÉO

+Các glyxerit là thành phần chủ yếu của dầu béo thực vật Glyxerit là một este được tạo thành từ axít béo có phân tử lượng cao và glyxerin

CH2

2

1 2 3 R R R

O O

O CH

CH

C C

C

O O

10/11/2012 606005 - Phan II 15

Ngoài các hợp chất chủ yếu ở trên, trong dầu thực vậtcòn có các hợp chất khác như photphatit, sáp, nhựa,nhớt, màu, mùi và sinh tố…

-Photfatit: là những glyxerit phức tạp trong đó có gốc củaaxít photphoric và một bazơ nitơ Hai chất điển hình dạngnày là lexitin và xefalin

-Sterol: là những rượu cao phân tử có cấu tạo phức tạp

và phân bố rộng rãi trong tự nhiên dưới dạng este hoặc tựdo

-Các chất màu: như carotenoid, clorofin hay gossipol…

-Các sinh tố: đó là các dạng vitamin A, D, E,F…

10/11/2012 606005 - Phan II 16

1 Cây có dầu truyền thống:

1 Dầu ăn được

+Cây họ đậu+Cây dừa

2 Dầu Công nghiệp

+Hạt cây bông vải+Hạt cây cao su

(xem TLTK [1])

III ĐẶC ĐIỂM CỦA MỘT SỐ LOẠI DẦU BÉO THÔNG DỤNG

Ở VIỆT NAM :

Số TT Chỉ số Hoá lý Trẩu 3 Hạt Trẩu 5 hạt

Chỉ số Xà phòng Chỉ số Không xà phòng

0,9330 -0,945 1,5040 -1,5170 149- 170 193,38-196,73

0,3-0,7

0,9400 -0,9450 1,3548 -1,3552 157- 172 189-195 0,4-0,8

Chỉ số vật lý của dầu Trẩu

Dầu Trẩu :

Thành phần của dầu Trẩu

• Cây Thầu Dầu: Còn gọi là Dầu Ve, tên khoa học là Ricinus

Communis.L., là một loại dầu thực vật đặc biệt quí và có khả năng sử dụng cao trong nhiều ngành công nghiệp quan trọng Hiện nay ở nước ta có nhiều loại Thầu Dầu khác nhau có khả năng trồng ở nhiều địa hình khác nhau

Thành phần hóa học của dầu Thần dầu

10/11/2012 606005 - Phan II 21

Nhóm cây có dầu ăn được:

Cây Sở : Tên khoa học là Camellia Oleifera Abel,

Chỉ số vật lý của dầu SởChỉ số hóa lý

0,935

Thành phần hóa học của dầu Sở

• Cây Lai: Tên khoa học làAleurites moluccana Willd Thuộc họ Thầu dầu(Euphorblaceae)

135-165188-1980,9230

Thành phần hóa học của dầu Lai

10/11/2012 606005 - Phan II 25

IV ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG :

Xem TLTK [1], trang 32, 33

10/11/2012 606005 - Phan II 26

V - CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU THỰC VẬT

Nguyên tắc chung: Để chế biến dầu thực vật một cách hiệu quả, dù ở qui mô xí nghiệp lớn, vừa, nhỏ hay dạng Pilot, cần thiết phải qua các khâu trọng yếu sau đây:

1 Vùng nguyên liệu: Trên cơ sở các nghiên cứu và qui hoạch

tổng thể về phát triển vùng nguyên liệu, dự báo khả năng cung cấp nguyên liệu, mùa vụ thu hoạch ( thời gian thu mua),

phương tiện vận chuyển, địa điểm tập kết nguyên liệu cũng

như giá thu mua, vùng nguyên liệu, dạng nguyên liệu chính, phụ được xác định để bảo đảm công suất làm việc của thiết bị

2 Thu mua và sơ chế nguyên liệu: Cần xác định thời vụ tối ưu

để triển khai việc thu mua nguyên liệu

Sau khi thu mua cần tiến hành ngay các biện pháp sơ chế và

xử lý như sau:

-Làm sạch hạt, tách tạp chất và phân loại các cấp hạt theo cỡ qui định

-Phơi sấy đến độ ẩm an toàn thích hợp cho từng loại hạt

và cấp hạt

-Bảo quản trong các kho bãi có đủ điều kiện cho phép

3 Tách vỏ hạt và nhân: Để bảo đảm lượng dầu trong hạt được

ép kiệt đến mức tối đa, cần phải tách vỏ hạt và xay xát vỏ nhân để loại hai dạng tạp chất này khỏi khô bả

Công nghệ tách vỏ được xác định trên cơ sở các dạng

nguyên liệu được chọn lựa Có thể lựa chọn một trong các công nghệ sau:

• +Phá vỏ hạt do ma sát với bề mặt nhám

• +Phá vỏ hạt do kết quả va đập lên bề mặt rắn

• +Phá vỏ hạt bằng các cơ cấu dao cắt

• +Phá vỏ hạt bằng lực nén ép trong khe giữa các trục

quay

4 Nghiền cán nhân thành bột:

Nghiền cán nhân hạt nhằm mục đích phá vỡ cấu trúc tế bào

chứa dầu, giải phóng dầu ở dạng tự do, để khi ép, dầu dễ thoát

ra

Công nghệ nghiền cán tương đối đơn giản nên các thiết bị có thể gia công trong nước, không nhất thiết phải nhập ngoại

5 Chưng sấy bột nghiền: Muốn có hiệu suất tách dầu cao, trước khi ép dầu phải qua công đoạn chưng sấy nhằm:

• +Tạo cho bột nghiền có sự biến đổi các tính chất vật lý của phần háo nước và phần kỵ nước, làm tăng tính đàn hồi của

bột, làm đứt hoặc yếu đi mối liên kết phân tử vững bền giữa

dầu và các thành phần háo nước, để khi ép, dầu dễ thoát ra

• +Khi chưng sấy, độ nhớt của dẩu giảm xuống, tính linh

động tăng lên, dễ dàng thoát ra ngoài các túi bao bọc, vách

ngăn khi quá trình ép diễn ra

• +Quá trình chưng sấy, làm một số hợp chất có mùi bay ra theo hơi nước và nhiệt độ cao

• +Một số độc tố có trong dầu sẽ bị phân huỷ hoặc lôi cuốn theo hơi nước, hoặc thay đổi tính chất ban đầu của nó làm cho khả năng sử dụng dầu hay bả tăng lên

6 Ep dầu:

Là quá trình làm thoát các phân tử dầu ra khỏi các khe, vách giữa các bề mặt bên trong cũng như bên ngoài bột nguyên liệu dưới tác dụng của lực ép

Lực ép tác dụng đồng đều lên dầu và phần bả rắn của bột nguyên liệu một cường độ như nhau, nhưng hiện tượng xảy

ra cho hai đối tượng này khác nhau:

Máy ép thông dụng nhất cho các quá trình ép dầu thực vật là máy ép vít liên tục với nhiều loại khác nhau: máy ép vít hoạt động đơn, kép, hay máy ép vít có áp lực cao, trung bình Khi chọn máy ép phải phù hợp với toàn bộ dây chuyền công nghệ

để đảm bảo tính hiệu quả Một máy ép vít thông thường có 3

bộ phận chính yếu:

+Trục vít

+Lồng ép

+Bộ phận điều chỉnh khe thoát khô

Ba bộ phận này chi phối toàn bộ cơ chế hoạt động của máy và quyết định năng suất, hiệu quả làm việc của máy

Nguyên lý hoạt động của máy ép : (xem TLTK [1])

8 Xử lý dầu ép và khô dầu:

• a Xử lý dầu ép: Ở công đoạn này, cần chú ý đến nhiệt độ lọc Nhiệt độ càng cao, độ nhớt càng thấp, tốc độ lọc càng

nhanh, nhưng ngược lại, nhiệt độ càng cao, các tạp chất càng

dễ hoà tan vào dầu, làm cho quá trình lọc không bảo đảm, vì vật nhiệt độ lọc thích hợp cho dầu thực vật nằm trong khoảng

01 tháng khi chỉ số axit nhỏ hơn 5mg KOH

• Trong quá trình bảo quản dầu thô, dầu dễ bị biến đổi phẩm

chất, vì vậy trường hợp dầu thô có chỉ số axit quá lớn thì phải đưa qua tinh luyện ngay

b.Xử lý khô dầu: Thông thường khô dầu còn chứa một lượng dầu đáng kể: 13-14% nếu ép thủ công; 6-7% nếu ép bằng máy ép vít liên tục.

Tuỳ thuộc vào mục đích kinh tế mà có kế hoạch sử dụng khô dầu.Tuy nhiên, khô dầu là loại rất dễ hút ẩm, mốc, dễ bắt mùi lạ

vì vậy sau khi ép xong, khô dầu cần được làm nguội đến nhiệt

độ khí trời mới tiến hành đóng bao chuyển về nơi bảo quản và chế biến tiếp theo

9 Tinh chế dầu:

Trong công nghiệp có hai sơ đồ làm sạch dầu: tinh chế hoàn chỉnh và tinh chế bộ phận

• a/ Tinh chế bộ phận: nhằm mục đích loại ra khỏi dầu những

nhóm tạp chất nhất định theo yêu cầu của các quá trình chế biến tiếp theo hoặc do mục đích sử dụng

• b/Tinh chế hoàn chỉnh: nhằm thu được dầu không còn tạp chất

cơ học, không màu hoặc màu vàng nhạt, không mùi vị, lượng axit béo tự do ở mức thấp nhất theo qui định Dầu sau khi tinh chế hoàn chỉnh chỉ gồm hầu như triglyxerit thuần khiết

10/11/2012 606005 - Phan II 36

Tinh chế hoàn chỉnh bao gồm các quá trình sau:

+ Làm sạch các tạp chất cơ học

+Thủy hoá để tách các tạp chất háo nước

+Trung hoà để tách các axit béo tự do

+Rửa dầu để tách các hạt xà phòng còn sót lại

+Sấy khô dầu để tách nước, ẩm

+Tẩy màu và tẩy mùi

10 Các sản phẩm đồng hành:

Chủ yếu là các dây chuyền công nghệ sản xuất một số sản

phẩm khác trên cơ sở nguyên liệu là dầu thực vật như

Shortening và Margarine; thức ăn gia súc từ khô bả, hay sản xuất Saponin từ khô bả để dùng cho các mục đích khác

Các sản phẩm này có các quy trình công nghệ đặc biệt để sản xuất chúng và thường được tách riêng thành các phân xưởng độc lập

11 Các sản phẩm từ phế liệu :

• Là các sản phẩm được nghiên cứu sản xuất từ các phế thải trong các công đoạn chế biến ở trên, nổi bật là:

+Vỏ hạt

+Các axít béo tự do bị loại ra

+Các độc tố bị tách khỏi khô bả khi sản xuất thức ăn gia súc

• Đối với các axít béo tự do được tách ra khi trung hoà dầu, có thể dùng để sản xuất xà phòng hoặc kem giặt Đối với các

dung môi chứa các độc tố trong quá trình xử lý khô bả, có thể

sử dụng cho việc sản xuất một số loại thuốc trừ sâu cho cây trồng mà không gây độc hại cho đất và môi trường

12 Bao bì và đóng gói:

13 Xử lý nước thải:

Trong nước thải của xí nghiệp chế biến dầu thực vật thường có các loại hoá chất như : dung dịch kiềm, dung dịch axít, dung

môi hữu cơ, váng dầu, xà phòng, các loại cặn thực vật, các

dung dịch có độc tố tan trong nước Vì vậy, cần thiết xử lý

trước khi thải ra ngoài

a Mục đích:

• Mục đích của tinh luyện là dùng các phương pháp khác nhau để loại bỏ các tạp chất, bảo đảm các yêu cầu về chất lượng cho các mục đích sử dụng

• Sau khi tinh luyện cần đạt các yêu cầu:

+Màu sắc: Càng trong suốt, nhạt màu càng tốt

+Mùi vị: Không có mùi ban đầu, không có mùi lạ

+Thành phần: bảo đảm thành phần hoá học trong triglyxerít, không có tạp chất sinh ra trong quá trình tinh luyện

+Vệ sinh: bảo đảm vô trùng, các yêu cầu vệ sinh công nghiệp

V.1 Công nghệ tinh luyện dầu thực vật :

b Các phương pháp và qui trình tinh luyện:

+Các phương pháp lắng tự nhiên, lọc qua vật liệu, lọc ly tâm

+Tinh luyện bằng Hoá học: axít sunfuric, kiềm, các chất oxy hoá khử

+Tinh luyện bằng phương pháp vật lý: hấp phụ, chưng cất chân không

Vì dầu béo là một hỗn hợp nên trong thực tế phải dùng nhiều phương pháp khác nhau đối với mỗi loại

(1).Lắng lọc nguội

(2).Lọc nóng lắng  lọc nguội

(3).Lắng  Ly tâm

(4) Lắng  Luyện kiềm

(5) Lắng  Thủy hoá lọc hay ly tâm

(6).Thủy hoá Luyện kiềm  tẩy màu

(7) Luyện axít luyện kiềm  tẩy màu

(8) Luyện axít  tẩy màu

(9) Luyện kiềm  tẩy màu

(10) Lắng  Thủy hoá Luyện kiềm 

Tẩy màu  tẩy mùi

Dầu nguyên liệu thô

Xử lý sơ bộ Lắng Lọc

Hydrat hoá

H2O hoặc DD

Thu hồi Photfatit

Cặn dầu-Thu hồi dầu

Cặn xà phòng Thu hồi dầu

Nước rửa, thu hồi dầu

Bã hấp phụ Thu hồi dầu

NaCl DD NaOH DD

Nước

Đất hoạt tính Than hoạt tính

Hơi nước quá nhiệt trong chân không

10/11/2012 606005 - Phan II 44

V.2 Công nghệ không bã thải trong chế biến dầu thực vật :

Xem thêm TLTK [1] từ trang 92 - 103

CÔNG NGHỆ KHÔNG BẢ THẢI TRONG CHẾ BIẾN DẦU

LỌAI DM

CHIẾT CỒN

BẢ

D.D CÓ HTSH

DẦU TINH LUYỆN

LÊN MEN

CÁC SẢN PHẨM PHỤ

DẦU ĂN VÀ CÁC SẢN PHẨM PHỤ

SHOTERNING, MARGARIN

PHẦN LỌAI BỎ

XÀ PHÕNG, THUỐC TRỪ SÂU SH THỨC ĂN GIA SÖC, BIODIESEL PHÂN BÓN, CHẤT TĂNG TRỌNG

Etyl-metyl hóa

Glyxerin

Biodiesel Thụ

Dầu th-ơng phẩm cho Xuất khẩu hay các mục

đích khác (6)

Xử lý và Phụ gia B100

(8)

Lên men

vi sinh

Chất tăng trọng cho Thức ăn gia súc (3)

Saponyl công nghiệp

và các chất có HTSH

(2)

Glyxerin công nghiệp (4)

Nguyên liệu cho polymer tự phân hủy (5)

Omega-3 Omega-6 (7)

Na 2 SO 4

Kỷ thuật

10/11/2012 606005 - Phan II 47

a.Chất lượng nguyên liệu:

+Cảm quan về màu, mùi, độc chắc của hạt

+Thành phần: tỷ lệ tạp chất, tỷ lệ vỏ nhân Sâu mọt

+Màu, mùi vị độ ẩm trong dầu thô (nhập)

+Tính chất vật lý:Tỷ trọng, độ nhớt, chỉ số chiết quang, nhiệt nóng chảy, độ đông đặc, nhiệt bốc cháy, độ ẩm

+Tính chất hoá học: Chỉ số axí, chỉ số xà phòng, chỉ số iod, hàm lượng photphatit, hàm lượng xà phòng trong dầu tinh luyện

V.3 Phân tích, kiểm tra chất lượng sản phẩm :

b.Phân tích hạt và khô dầu:

• +Lấy mẫu và kiểm tra hạt( chương IV)